JP7435154B2 - 板積層体、積層鉄心及びモータ - Google Patents

Description

本発明は、板積層体、積層鉄心及びモータに関する。

複数の板を厚み方向に積層した状態で、軸線方向に接合することにより得られる板積層体が知られている。このような板積層体として、例えば、特許文献１には、バックヨーク部及びティース部を有する鉄心片を積層して得られる分割積層鉄心が、複数個、円環状に結合された積層鉄心が開示されている。

前記特許文献１の分割積層鉄心は、前記ティース部の先端に溝を有する。前記分割積層鉄心の前記バックヨーク部を積層方向に加圧して前記ティース部の先端側に隙間を生じさせた状態で、前記溝内に、接着剤が注入される。前記溝内に注入された接着剤は、前記分割積層鉄心における複数のティース部の隙間内に染み込む。

前記接着剤が硬化する前に、前記バックヨーク部に対する積層方向の加圧を止めて、前記複数のティース部を隙間がない状態に戻す。その後、前記接着剤を硬化させることにより、複数の鉄心片が接着剤によって接合された分割積層鉄心が得られる。

特開２０１５－１３６２２８号公報

上述のように、複数の鉄心片を、積層した状態で接着剤によって固定する場合、比較的、サイズが大きい板積層体であれば、前記接着剤による接着範囲をコントロールしやすい。

しかしながら、小型の板積層体の場合には、積層された板同士を接着剤によって必要な部分のみを接着することが難しい。よって、小型の板積層体の場合には、接着剤によって板同士の十分な接合強度が得られなかったり、前記板積層体の不必要な部分に接着剤が付着して機能低下を招いたりする可能性がある。

これに対し、小型の板積層体であっても、積層体された板同士を、接着剤による接着が必要な部分のみを十分な強度で接合することができる構成が求められている。

本発明の目的は、厚み方向に積層された複数の板を、機能を阻害することなく十分な接合強度で接着剤によって接合することができる板積層体を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る板積層体は、厚み方向に積層されることにより、軸線方向に延びる充填部を有する円柱状の積層体を構成する複数の円板状の板と、前記充填部内に充填される接着剤によって構成され、前記複数の板を軸線方向に接着する柱状の接着部と、有する。前記充填部の内面の一部は、前記充填部内に露出した前記板の厚み方向の面によって構成されている。前記接着部は、前記充填部内に露出した前記板の厚み方向の面に軸線方向に接着する軸線方向接着部を有する。

本発明の一実施形態に係る積層鉄心は、上述の板積層体によって構成されている。前記板積層体を構成する板が、電磁鋼板である。

本発明の一実施形態に係るモータは、固定子と、回転子と、を有する。前記固定子及び前記回転子の少なくとも一方は、電磁鋼板が厚み方向に積層された積層鉄心を有する。前記積層鉄心は、上述の板積層体によって構成される。

本発明の一実施形態に係る板積層体によれば、厚み方向に積層された複数の板を、機能を阻害することなく十分な接合強度で接着剤によって接合することができる。

図１は、実施形態に係るモータの概略構成を、中心軸を含む断面で模式的に示す図である。 図２は、固定子コアの概略構成を示す斜視図である。 図３は、固定子コア板の概略構成を示す平面図である。 図４は、中心軸に直交する方向から見た固定子コアの充填部及び接着部を拡大して示す図である。 図５は、固定子コアの充填部を拡大して示す斜視図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

なお、以下では、モータ１の説明において、回転子２の中心軸Ｐと平行な方向を「軸方向」、中心軸Ｐに直交する方向を「径方向」、中心軸Ｐを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。ただし、この方向の定義により、モータ１の使用時の向きを限定する意図はない。

また、以下の説明において、“固定”、“接続”、“接合”及び“取り付ける”等（以下、固定等）の表現は、部材同士が直接、固定等されている場合だけでなく、他の部材を介して固定等されている場合も含む。すなわち、以下の説明において、固定等の表現には、部材同士の直接的及び間接的な固定等の意味が含まれる。

（モータの構成）
図１に、本発明の実施形態に係るモータ１の概略構成を示す。モータ１は、回転子２と、固定子３と、ハウジング４とを備える。回転子２は、固定子３に対して、中心軸Ｐを中心として回転する。本実施形態では、モータ１は、筒状の固定子３内に、回転子２が中心軸Ｐを中心として回転可能に位置する、いわゆるインナーロータ型のモータである。

回転子２は、シャフト２０と、回転子コア２１と、マグネット２２とを備える。回転子２は、固定子３の径方向内側に位置し、固定子３に対して回転可能である。

本実施形態では、回転子コア２１は、中心軸Ｐに沿って延びる円筒状である。回転子コア２１には、中心軸Ｐに沿って延びるシャフト２０が軸方向に貫通した状態で固定される。これにより、回転子コア２１は、シャフト２０とともに回転する。また、本実施形態では、回転子コア２１の外周面上には、周方向に所定の間隔で複数のマグネット２２が位置する。なお、マグネット２２は、回転子コア２１の内部に位置していてもよい。また、マグネット２２は、周方向に繋がるリングマグネットであっても良い。

固定子３は、ハウジング４内に収容される。本実施形態では、固定子３は、筒状である。固定子３の径方向内側には、回転子２が位置する。すなわち、固定子３は、回転子２に対して径方向に対向して位置する。回転子２は、固定子３の径方向内側に中心軸Ｐを中心として回転可能に位置する。

固定子３は、固定子コア３１と、固定子コイル３２とを備える。図２は、固定子コア３１の概略構成を示す斜視図である。

図２に示すように、本実施形態では、固定子コア３１は、軸方向に延びる円筒状である。すなわち、固定子コア３１は、円形の貫通孔３１ａと、複数の固定子コアティース３１ｂと、円環状のバックヨーク３１ｃとを有する。貫通孔３１ａ内には、回転子２の回転子コア２１及びマグネット２２が位置する。

複数の固定子コアティース３１ｂは、バックヨーク３１ｃの内周側から径方向内方に向かって延びている。複数の固定子コアティース３１ｂの内周端が、貫通孔３１ａの周縁を構成する。複数の固定子コアティース３１ｂには、固定子コイル３２が巻回されている。

固定子コア３１は、バックヨーク３１ｃの外周側に、軸線方向に延びる溝状の複数の充填部３４と、充填部３４内を軸線方向に延びる複数の接着部３５とを有する。複数の充填部３４は、バックヨーク３１ｃの外周側に周方向に等間隔で位置する。よって、複数の接着部３５も、バックヨーク３１ｃの外周側に周方向に等間隔で位置する。複数の接着部３５は、後述する複数の固定子コア板３３を軸線方向に接合する。

充填部３４及び接着部３５の詳しい構成は、後述する。

固定子コア３１は、所定の形状に形成され且つ厚み方向に積層された複数の固定子コア板３３を有する。図３は、固定子コア板３３の一例を示す平面図である。固定子コア板３３は、円板状の電磁鋼板である。固定子コア板３３が、本発明の円板状の板に対応する。

固定子コア板３３は、円形の孔部３３ａと、複数のティース部３３ｂと、円環状のヨーク部３３ｃとを有する。複数のティース部３３ｂは、それぞれ、ヨーク部３３ｃの内周側から径方向内方に向かって突出している。

固定子コア板３３は、厚み方向に複数枚積層されることにより、固定子コア３１を構成する。よって、固定子コア板３３の孔部３３ａは、固定子コア３１の貫通孔３１ａの一部を構成する。同様に、固定子コア板３３のティース部３３ｂは、固定子コア３１の固定子コアティース３１ｂの一部を構成する。また、固定子コア板３３のヨーク部３３ｃは、固定子コア３１のバックヨーク３１ｃの一部を構成する。

ヨーク部３３ｃは、外周側に、複数の切り欠き部３３ｄを有する。複数の切り欠き部３３ｄは、軸線方向に見て、長方形状である。複数の切り欠き部３３ｄは、固定子コア３１の充填部３４の一部を構成する。複数の切り欠き部３３ｄは、軸線方向に見て、円形状や三角形状などの他の形状を有していてもよい。

なお、固定子コア板３３は、帯状の電磁鋼板を、金型によって円板状に打ち抜くことにより得られる。本実施形態では、固定子コア３１において、接着部３５によって複数の固定子コア板３３が接合されていない状態を、積層体と呼ぶ。

（充填部及び接着部）
次に、固定子コア３１の充填部３４及び接着部３５の詳しい構成について説明する。図４は、中心軸Ｐに直交する方向から見た固定子コア３１の充填部３４及び接着部３５を拡大して示す図である。図５は、固定子コア３１の充填部３４を拡大して示す斜視図である。

図２及び図５に示すように、固定子コア３１の充填部３４は、固定子コア３１のバックヨーク３１ｃの外周側に軸線方向に延びる溝である。充填部３４は、厚み方向に積層された複数の固定子コア板３３におけるヨーク部３３ｃの外周側に位置する切り欠き部３３ｄによって構成されている。

充填部３４は、軸線方向に延びる複数の内面３４ａを有する。本実施形態では、充填部３４は、複数の固定子コア板３３において切り欠き部３３ｄを構成する３つの端面によって構成された、３つの内面３４ａを有する。

充填部３４の周方向の幅は、固定子コア３１の軸線方向において、隣り合う固定子コア板３３で異なる。すなわち、固定子コア３１を構成する複数の固定子コア板３３では、厚み方向に隣り合う固定子コア板３３において、複数の切り欠き部３３ｄの周方向の長さが異なる。

具体的には、固定子コア３１を構成する複数の固定子コア板３３は、切り欠き部の周方向の長さが短い第１固定子コア板３３１と、切り欠き部の周方向の長さが長い第２固定子コア板３３２とを含む。第１固定子コア板３３１及び第２固定子コア板３３２は、厚み方向に交互に積層されている。これにより、充填部３４の幅は、隣り合う固定子コア板３３で異なる。

なお、以下では、第１固定子コア板３３１の切り欠き部を符号３３１ａで示し、第２固定子コア板３３２の切り欠き部を符号３３２ａで示す。すなわち、固定子コア板３３の切り欠き部３３ｄは、第１固定子コア板３３１の切り欠き部３３１ａと、第２固定子コア板３３２の切り欠き部３３２ａとを含む。第２固定子コア板３３２の切り欠き部３３２ａの周方向長さは、第１固定子コア板３３１の切り欠き部３３１ａの周方向長さよりも長い。

以上の構成により、充填部３４内では、第１固定子コア板３３１における切り欠き部３３１ａの周辺部分の面３３１ｂが露出する。すなわち、第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂの一部が、充填部３４内に露出して、充填部３４の内面３４ａの一部を構成している。なお、充填部３４内には、複数の第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂが露出している。

本実施形態では、固定子コア３１を構成する複数の固定子コア板３３において、軸線方向の両端には、第１固定子コア板３３１が位置する。なお、後述するように固定子コア３１の強度の観点では、固定子コア３１の軸線方向の両端に第１固定子コア板３３１が位置するのが好ましいが、固定子コア３１の軸線方向の両端に、第２固定子コア板３３２が位置していてもよい。

接着部３５は、上述のような構成を有する充填部３４内に充填される接着剤を硬化させることにより得られる。すなわち、接着部３５は、接着剤によって構成されている。

前記接着剤は、例えば、充填部３４内に充填された際に充填部３４から外に流れ出ない程度の粘度を有する接着剤が好ましい。また、前記接着剤は、熱可塑性の接着剤が好ましい。このように、熱可塑性の接着剤を用いることにより、接着剤を硬化させる際に、加熱が不要であるため、固定子コア板３３等の変形を抑制できる。

なお、モータ１が大型モータの場合には、固定子コア板に与える熱の影響が少ないため、前記接着剤として熱硬化性の接着剤を用いてもよい。

以上の構成により、図４に示すように、充填部３４内に、複数の固定子コア板３３を軸線方向に接着する柱状の接着部３５が形成される。充填部３４の内面の一部は、第１固定子コア板３３１における切り欠き部３３ｄの周辺部分を構成する厚み方向の面３３１ｂによって構成されている。そのため、接着部３５は、充填部３４の内面の一部を構成する、第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂを、接着固定する。

これにより、固定子コア３１の充填部３４内に所定の間隔で位置する複数の第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂを、接着部３５によって軸線方向に接着固定することができる。

すなわち、接着部３５は、充電部３１ｄ内に露出した、第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂを、固定子コア３１の軸線方向に接着する軸線方向接着部３５ａを有する。軸線方向接着部３５ａは、充電部３１ｄにおいて、積層方向に隣り合う第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂ同士の間に位置する。この軸線方向接着部３５ａによって、厚み方向に積層された複数の固定子コア板３３に、軸線方向の接合力が生じる。

しかも、本実施形態では、既述のように、固定子コア３１の軸線方向の両端に、第１固定子コア板３３１が位置する。よって、上述のように、第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂを、軸線方向接着部３５ａで軸線方向に接着することにより、固定子コア３１を構成する複数の固定子コア板３３を軸線方向により強固に接合することができる。

しかも、上述のように、充填部３４内に接着剤を充填して硬化させることにより接着部３５を形成するため、接着部３５の形状も、固定子コア３１を中心軸Ｐに直交する方向に見て、隣り合う固定子コア板３３で周方向寸法が異なる。

これにより、複数の固定子コア板３３を、接着部３５によって軸線方向により強固に接合することができる。

本実施形態の固定子コア３１は、固定子コア板３３を厚み方向に複数積層することによって構成される板積層体である。固定子コア３１は、厚み方向に積層されることにより、軸線方向に延びる充填部３４を有する円柱状の積層体を構成する複数の円板状の固定子コア板３３と、充填部３４内に充填される接着剤によって構成され、複数の固定子コア板３３を軸線方向に接着する柱状の接着部３５と、を有する。充填部３４の内面の一部は、充填部３４内に露出した第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂによって構成されている。接着部３５は、充填部３４内に露出した第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂに軸線方向に接着する軸線方向接着部３５ａを有する。

厚み方向に積層された複数の固定子コア板３３によって構成される円柱状の積層体の径方向サイズが小さい場合、複数の固定子コア板３３の厚み方向の面同士を接着剤によって接着すると、前記接着剤の付着位置をコントロールするのが難しい。この場合でも、軸線方向に延びる柱状の接着部３５が上述のような軸線方向接着部３５ａを有することにより、複数の固定子コア板３３を軸線方向に強固に接合することができる。すなわち、充填部３４の内面の一部を充填部３４内に露出した第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂによって構成し、その面３３１ｂに接着剤を接着して軸線方向接着部３５ａを得ることにより、接着部３５に、複数の固定子コア板３３に対する軸線方向の接合力を生じさせることができる。

したがって、接着剤を用いて、厚み方向に積層された複数の固定子コア板３３を軸線方向に強固に接合することができる。

固定子コア３１を構成する複数の固定子コア板３３のうち、軸線方向に離れて位置する少なくとも２つの第１固定子コア板３３１における厚み方向の面３３１ｂは、充填部３４内に露出している。軸線方向接着部３５ａは、少なくとも２つの第１固定子コア板３３１における厚み方向の面３３１ｂに接着された前記接着剤によって構成される。

軸線方向に離れて位置する少なくとも２つの第１固定子コア板３３１において充填部３４内に露出した厚み方向の面３３１ｂに接着された接着剤によって、軸線方向接着部３５ａが構成されることにより、厚み方向に積層された複数の固定子コア板３３を軸線方向により強固に接合することができる。

充填部３４内に厚み方向の面３３１ｂが露出する第１固定子コア板３３１は、固定子コア３１の軸線方向の両端に位置する。軸線方向接着部３５ａは、固定子コア３１の軸線方向の両端に位置する第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂに接着する。

これにより、厚み方向に積層された複数の固定子コア板３３を、軸線方向により強固に接合することができる。

充填部３４の内面は、軸線方向に延びる複数の内面３４ａを含む。複数の内面３４ａの一部は、それぞれ、充填部３４内に露出した第１固定子コア板３３の厚み方向の面３３１ｂによって構成されている。軸線方向接着部３５ａは、複数の内面３４ａにおいて充填部３４内に露出した第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂに接着された接着剤によって構成されている。

これにより、厚み方向に積層された複数の固定子コア板３３を、充填部３４の複数の内面３４ａにおいて充填部３４内に露出した第１固定子コア板３３１の厚み方向の面３３１ｂに接着する軸線方向接着部３５ａによって、軸線方向により強固に接合することができる。

充填部３４は、固定子コア３１の外周面に位置し且つ軸線方向に延びる溝である。

これにより、厚み方向に積層された複数の固定子コア板３３を、外周面に位置する充填部３４内に充填される接着剤によって構成される接着部３５によって、固定子コア板３３を軸線方向に接合することができる。

固定子コア３１を構成する固定子コア板３３は、電磁鋼板である。

これにより、電磁鋼板が厚み方向に積層された固定子コア３１が得られる。小型の固定子コア３１の場合でも、接着剤によって固定子コア板３３を軸線方向に強固に接合することができる。

本実施形態のモータ１は、固定子３と、回転子２と、を有する。固定子３及び回転子２の少なくとも一方は、電磁鋼板が厚み方向に積層された積層鉄心を有する。前記積層鉄心は、本実施形態の固定子コア３１と同様の構成を有する板積層体によって構成される。

モータ１の固定子３及び回転子２の少なくとも一方の積層鉄心に、本実施形態の構成を適用することができる。よって、小型のモータの積層鉄心を、接着剤によって軸線方向に強固に接合することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、固定子コア３１の構成について説明した。しかしながら、板が厚み方向に積層された板積層体であれば、固定子コア以外の構成に、前記実施形態で説明したような積層構造を適用してもよい。例えば、回転子コアに、前記実施形態で説明したような積層構造を適用してもよい。このように固定子コア以外の板積層体に前記実施形態の積層構造を適用する場合にも、前記板積層体は、前記実施形態と同様、外周面に位置し且つ軸線方向に延びる溝状の充填部と、該充電部内に接着剤によって構成された接着部とを有する。

前記実施形態では、固定子コア３１において、切り欠き部３３１ａを有する第１固定子コア板３３１と、切り欠き部３３１ａよりも周方向長さが長い切り欠き部３３２ａを有する第２固定子コア板３３２とが、厚み方向に交互に位置する。しかしながら、固定子コアを構成する複数の固定子コア板が、複数の第１固定子コア板を含んでいれば、第１固定子コア板及び第２固定子コア板は厚み方向にどのように並んでいてもよい。

なお、固定子コア３１の軸線方向の接合強度の観点からは、前記実施形態のように、固定子コア３１の軸線方向の両端に第１固定子コア板が位置するのが好ましい。

前記実施形態では、複数の固定子コア板３３は、切り欠き部３３１ａを有する第１固定子コア板３３１と、切り欠き部３３１ａよりも周方向長さが長い切り欠き部３３２ａとを含む。しかしながら、複数の固定子コア板は、一部の固定子コア板における厚み方向の面が充填部内に露出していれば、切り欠き部の周方向長さが異なる２種類の固定子コア板を含む必要はない。すなわち、複数の固定子コア板は、切り欠き形状が異なり且つ一部の固定子コア板における厚み方向の面が充填部内に露出する、複数種類の固定子コア板を含んでいてもよい。

前記実施形態では、固定子コア板３３は、電磁鋼板である。しかしながら、固定子コア板は、電磁鋼板以外の板部材であってもよい。

前記実施形態では、固定子コア板３３の一例として、図２及び図３に示す例を挙げた。しかしながら、固定子コア板の構成は、図２及び図３以外の構成であってもよい。

前記実施形態では、固定子コア３１が有する充填部３４及び接着部３５の一例として、図２及び図４に示す例を挙げた。しかしながら、充填部及び接着部の構成は、図２及び図４以外の構成であってもよい。

前記実施形態では、モータは、いわゆる永久磁石モータである。永久磁石モータでは、回転子がマグネットを有する。しかしながら、モータ１は、誘導機、リラクタンスモータ、スイッチドリラクタンスモータ、巻線界磁型モータなどのマグネットを有さないモータであってもよい。

本発明は、厚み方向に積層された複数の円板状の板が接着剤によって接合された板積層体に適用可能である。

１ モータ
２ 回転子
３ 固定子
４ ハウジング
２０ シャフト
２１ 回転子コア
２２ マグネット
３１ 固定子コア（板積層体、積層鉄心）
３１ａ 貫通孔
３１ｂ 固定子コアティース
３１ｃ バックヨーク
３２ 固定子コイル
３３ 固定子コア板（板）
３３ａ 孔部
３３ｂ ティース部
３３ｃ ヨーク部
３３ｄ 切り欠き部
３４ 充填部
３４ａ 内面
３５ 接着部
３５ａ 軸線方向接着部
３３１ 第１固定子コア板
３３１ａ 切り欠き部
３３１ｂ 厚み方向の面
３３２ 第２固定子コア板
３３２ａ 切り欠き部
Ｐ 中心軸

Claims (5)

1. 厚み方向に積層されることにより、軸線方向に延びる充填部を有する円柱状の積層体を構成する複数の円板状の板と、
   前記充填部内に充填される接着剤によって構成され、前記複数の板を軸線方向に接着する柱状の接着部と、
   を有し、
   前記充填部の内面の一部は、前記充填部内に露出した前記板の厚み方向の面によって構成され、
   前記接着部は、前記充填部内に露出した前記板の厚み方向の面に軸線方向に接着する軸線方向接着部を有し、
   前記充填部は、前記積層体の外周面に位置し且つ軸線方向に延びる溝であり、
   前記板は、
   外周面に、前記充填部の一部を構成する切り欠き部を有する第１板と、
   外周面に、前記充填部の一部を構成し、前記第１板の前記切り欠き部よりも前記積層体における周方向長さが長い切り欠き部を有する第２板と、を含み、
   前記積層体を構成する前記板のうち、軸線方向の両端に位置する板は、
   前記第１板であり、
   前記軸線方向の両端に位置する前記第１板の厚み方向の面は、前記充填部内に露出していて、
   前記第２板の前記切り欠き部は、
   前記第２板に対して厚み方向に積層された前記第１板における前記切り欠き部に対して周方向の両側部分の厚み方向の面を、前記充填部内に露出させ、
   前記軸線方向接着部は、
   前記充填部において、積層方向に隣り合う前記第１板の厚み方向の面同士の間に位置する、板積層体。
2. 請求項１に記載の板積層体において、
   前記積層体は、
   前記軸線方向の両端に位置する前記第１板の前記軸線方向の間に、少なくとも１枚の前記第１板を有する、板積層体。
3. 請求項１または２に記載の板積層体において、
   前記充填部の内面は、軸線方向に延びる複数の内面を含み、
   前記複数の面の一部は、それぞれ、前記充填部内に露出した前記板の厚み方向の面によって構成され、
   前記軸線方向接着部は、前記複数の面において前記充填部内に露出した前記板の厚み方向の面に接着された前記接着剤によって構成される、板積層体。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の板積層体によって構成され、
   前記板積層体を構成する板が、電磁鋼板である、積層鉄心。
5. 固定子と、
   回転子と、
   を有し、
   前記固定子及び前記回転子の少なくとも一方は、電磁鋼板が厚み方向に積層された積層鉄心を有し、
   前記積層鉄心は、請求項１から３のいずれか一つに記載の板積層体によって構成される、モータ。

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